JPH0211757A

JPH0211757A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH0211757A
Application number: JP16053888A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Sato; 文俊佐藤; Nobuo Kawakami; 川上　伸男
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1990-01-16
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JP2590367B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、基板表面に薄膜を形成するためのスパッタ
リング装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にスパッタリング装置は、成膜室である真空チャン
バ内に、それぞれホルダに保持された基板及びターゲッ
トが対向配置されており、前記ターゲットが例えば高周
波電源等のスパッタリング電源に、また基板がアースに
接続されている。また、前記真空チャンバには、アルゴ
ンガス等の不活性ガスを導入するための導入系と、該真
空チャンバ内を真空排気等するための排気系が接続され
ている。

そして成膜を行う場合は、排気系により真空チャンバ内
を所定の真空圧にした後、この真空チャンバ内にアルゴ
ンガスを導入する。次に前記基板とターゲット間に高周
波電圧を印加してグロー放電を起こさせ、生成されたガ
スイオンをターゲット表面に衝突させる。これによりス
パッタされた原子は基板表面に付着し、該基板表面にｆ
ｉ［Ｉｌｌが形成される。

このようなスパッタリング装置では、第３図の特性Ａに
示すように、ターゲットの中心（−点鎖線ｍで示す位Ｗ
）部に、より多くのスパッタリング粒子が分布すること
になる。従って、同図に示すようにターゲット中心ｍと
基板１の中心とを一致させて対向配置すると、基板１の
膜厚分布は中央部が厚く、周辺に向かうにしたがって薄
くなる。

このため基板全体に均一に所望の膜厚を得ようとすれば
、基板よりもかなり大きな面積のターゲットが必要にな
る。

例えば、第３図に示すように、使用有効範囲（図中、Ｈ
）として膜厚分布±１０％程度を確保しようとする場合
には、基板直径の約２倍の径のそこで従来のスパッタリ
ング装置では、第４図に示すように、基板１とターゲッ
ト２とを対向配置する際に、それらを偏芯して配置しく
図では偏芯量ｅ）、さらに基板１を回転させることによ
り、スパッタリング粒子の分布の偏りにもかかわらず、
基板ｌに均一に膜が形成されるようにして成膜を行って
いる。なお、第４図において、破線Ｂはスパッタリング
粒子の分布（中央部が密度が高い）を示し、また３、４
はそれぞれ基板１．ターゲット２を保持するホルダを示
している。

前述のように基板１とターゲット２とを偏芯して配置す
る場合、膜厚分布が最も良好になる偏芯量ｅは、ターゲ
ット基板のサイズ等によって予め設計計算によって求め
ることが可能である。しかし、必ずしも最適偏芯量ｅが
常に正確に求められるわけではなく、成膜条件によって
多少のずれが生じる場合がある。

従来のスパッタリング装置では、−旦前記偏芯量ｅを設
定すると固定されてしまい、これを変更することができ
ず、各種の成膜条件の変化に対応できないという問題が
あった。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、常に最
適な膜厚分布が得られるように、基板とターゲットの偏
芯量が可変であるスパッタリング装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るスパッタリング装置は、真空チャンバ内
に、ターゲットと平行な面内で旋回可能な旋回アームを
設けるとともに、この旋回アームの先端に回転自在に保
持された基板ホルダを回転駆動するための回転駆動機構
を設け、前記基板ホルダの装着された旋回アームを旋回
させて、前記基板中心とターゲット中心との偏芯量を可
変にしたものである。

〔作用〕

この発明においては、基板を保持する基板ホルダが旋回
アームの先端に装着されているから、旋回アームを旋回
させてターゲットに対する基板位置を変更することがで
きる。これにより、基板とターゲットとの偏芯量を、各
種の成膜条件に応じて常に最適な膜厚分布となるような
値に設定できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例によるスパッタリング装置の
断面構成図である。図において、５は真空チャンバであ
り、この真空チャンバ５にはガス導入系６及び排気系７
が接続されている。真空チャンバ５内には、基板１とタ
ーゲット２とが対向して配置され、それぞれ基板ホルダ
３．ターゲットホルダ４に保持されている。そして前記
ターゲット２はマツチング回路８を介して高周波電源等
のスパッタリング電源９に接続され、また基板１はアー
スに接続されている。

前記基板１を保持する基板ホルダ３は、旋回アーム１０
の先端に回転自在に装着されている。旋回アーム１０は
、真空チャンバ５の中心を通り外部に突出した旋回駆動
軸１１の下端に固定されており、この旋回駆動軸１１は
、後述する回転駆動機構の中心に回転自在に支持されて
いる。１６は旋回駆動手段を示す。この旋回駆動手段１
６には、手動ハンドルあるいは機械駆動モータ、微小回
転駆動機などが含まれる。このように、旋回駆動軸１１
を操作者が手動で、また機械的に回転させることにより
、前記旋回アームＩＯはターゲット２と平行な面内で所
定角度旋回可能となっている。

また、前記基板ホルダ３は回転駆動機構によっ一て回転駆動されるようになっている。この回転駆動機構
は、外部に設けられた駆動モータ１２を有し、駆動モー
タ１２は真空チャンバ５の中央部に回転自在に支持され
た中空軸１３に連結されている。中空軸１３の外周下端
には第１歯車１４が固定されており、この第１歯車１４
が前記基板ホルダ３の上部先端に固定された第２歯車１
５に噛み合っている。そして、前記中空軸１３の内部を
前記旋回駆動軸１１が挿通している。

次に作用効果について説明する。

成膜の動作については従来装置と同様である。

即ち、ガス導入系６及び排気系７の各パルプを制御して
真空チャンバ５内を所定の真空圧にし、この真空チャン
バ５内に例えばアルゴンガスを導入して所定のガス圧に
する。そして、基板ホルダ３を回転駆動機構により回転
しつつ、基板１とターゲット２間にスパッタ電源９によ
り高周波電圧を印加し、グロー放電を行わせる。すると
、ターゲット２からのスパッタリング粒子が基板１上に
到達し、成膜が行われる。

このときの基板中心とターゲット中心の偏芯量の設定、
及び基板ホルダ３（基板１）の回転動作について詳細に
説明する。

偏芯量の設定は、製品としての基板に成膜を行う前に、
試験的な成膜を行って実施される。まず、旋回駆動軸１
１の、真空チャンバ外部に突出した部分を旋回駆動手段
１６により回転させると、その下端に固定された旋回ア
ーム１０が、第２図で示すように旋回駆動軸１１を中心
に旋回する（図中、矢印参照）。これにより旋回アーム
１０の先端に固定された基板ホルダ３、即ち基板１が旋
回するので、ターゲット中心との偏芯量ｅが変化する。

この偏芯量ｅを種々に変化させ、最も均一な膜圧分布が
得られる位置を求める。そして旋回駆動軸１１の旋回を
、この最適位置に、図示しない固定手段により固定する
。

また基板ホルダ３の回転について説明すると、駆動モー
タ１２を作動させると、これに連結された中空軸１３が
回転する。これにより中空軸下端の第１歯車１４が回転
するとともに、これと噛み合う第２歯車１５が回転する
。この第２歯車１５は基板ホルダ３に固定されているの
で、前記駆動モータ１２の作動により基板ホルダ３が回
転することとなる。

このような本実施例によれば、基板とターゲットの偏芯
量を可変でき、成膜条件に応じて常に最適な偏芯量を設
定できるので、成膜される基板表面の膜厚分布を常に均
一にすることができる。特に旋回駆動手段１６を機械式
にて構成し、その駆動系に予め材料、基板の大きさ等に
よって定まる偏芯量をキーインして設定しておくように
すれば、均一性がより確実に保障される。

なお、前記実施例ではターゲットを１個所のみに設けた
が、本発明は異種材料のターゲットを複数個所に設け、
多層薄膜を形成する場合にも適用することができる。即
ち、第１図の二点鎖線で示すように、異種材料のターゲ
ット２０を別に配置しておき、前記実施例で説明した成
膜を行った後、旋回アーム１０を旋回させて、基板１を
この二点鎖線で示すターゲット２０に所定の偏芯量を持
たせて対向させ、前記同様に成膜を行う。これにより、
ターゲット２で成膜を行った上層に別のターゲット２０
の成膜を行うことができ、多層薄膜を形成することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、基板とターゲットの
偏芯量を可変できるようにしたので、成膜条件に対応し
て、常に最適な膜厚分布が得られるように両者の偏芯量
を設定することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるスパッタリング装置の
断面構成図、第２図はその一部平面図、第３図は従来の
スパッタリング装置の問題点を説明するための図、第４
図は従来のスパッタリング装置の概略構成を示す図であ
る。１・・・基板、２．２０・・・ターゲット、３・・・基
板ホルダ、５・・・真空チャンバ、１０・・・旋回アー
ム、１１・・・旋回駆動軸、１２・・・駆動モータ、１
３・・・中空軸、１４・・・第１歯車、１５・・・第２
歯車、１６・・・旋回駆動手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空チャンバ内に対向して設けられた基板とター
ゲットとの間に放電を起こさせ、前記ターゲットからの
スパッタリング粒子を前記基板表面に付着させて成膜を
行うスパッタリング装置において、真空チャンバ内にて
前記ターゲットと平行な面内で旋回可能に配設された旋
回アームと、この旋回アームの先端に回転自在に保持さ
れた基板ホルダを回転駆動するための回転駆動機構とを
設け、前記基板ホルダの装着された旋回アームの旋回に
よって前記基板中心とターゲット中心との偏芯量を可変
にしたことを特徴とするスパッタリング装置。